JP2001092535A - 圧力調整器 - Google Patents

圧力調整器

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JP2001092535A
JP2001092535A JP26476999A JP26476999A JP2001092535A JP 2001092535 A JP2001092535 A JP 2001092535A JP 26476999 A JP26476999 A JP 26476999A JP 26476999 A JP26476999 A JP 26476999A JP 2001092535 A JP2001092535 A JP 2001092535A
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JP
Japan
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pressure
elastic member
valve
pressure regulator
spring
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JP26476999A
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English (en)
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Hiromasa Ono
博正 大野
Mitsunori Ishii
光教 石井
Satoshi Tsusaka
智 津坂
Masayoshi Tanuma
正義 田沼
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Nikki Co Ltd
Original Assignee
Nippon Carburetor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 全体を大形化することなく簡単な手段で温度
変化に伴う二次圧変動を抑制し、安定した圧力調整を行
なわせるようにする。 【解決手段】 調整ばね11のカバー体3側の座面を受
けるスペーサ21を線膨張係数の大きい材料からなる高
伸縮部材で形成し、温度変化に伴いスペーサ21の厚さ
が変化することにより調圧ばね11のばね荷重を変化さ
せ、弁体17のリフト量が温度変化により変化すること
を打消して二次圧を一定とするようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は流体の圧力を所定の
圧力に減圧する圧力調整器、詳しくは温度変化による二
次圧変動を抑制する機能を具えた圧力調整器に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】流体を適度の圧力まで減圧する圧力調整
器はさまざまな分野で広く利用されている。図7は一般
的な圧力調整器を概略的に示した図であって、流体流路
に設置されて一次室51と二次室52とを弁座53と協
働して連通・遮断する弁体54をダイヤフラム(または
ピストン)からなる受圧部材55に連結し、受圧部材5
5に対向作用する二次圧による荷重と調圧ばね56およ
び一次圧による各荷重とのバランスによって弁体54を
動作させ、一次室51に送入された流体を所定の圧力に
減圧するものである。
【0003】また、圧力調整器には弁体54に流体の一
次圧が開弁力として作用するもの(正弁)と、図7に示
されているもののように閉弁力として作用するもの(逆
弁)とがあり、これらを選択して適用することにより数
百気圧を超える高圧から大気圧に近い低圧までの広い圧
力範囲に亘って圧力調整を行なうことが可能である。
尚、一次圧が高い流体系にあっては、一次圧が弁体54
に閉弁力として作用し弁座53への密着性を良好なもの
とする逆弁構造を採用することが多い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般に、圧力調整器は
あらゆる使用条件において常に二次圧が一定であること
を要求されるが、実際には温度が変化すると、主として
流体の密度や粘度が変化することにより弁体のリフト量
が変化し、またそのために調圧ばねのばね荷重も変化す
ることにより、二次圧を一定とすることができなくな
る。
【0005】図8は図7に示した逆弁構造の圧力調整器
によって気体の圧力調整を行なう場合の一般的な二次圧
温度特性を示す図であって、温度が低下(または上昇)
するに伴って二次圧が上昇(または低下)する。即ち、
例えば温度が低下した場合、気体の密度が増大すること
によって体積流量が減少し、弁体のリフト量が減少す
る。また、温度低下により気体の動粘性係数が小さくな
ることによって流量係数が大きくなり、このことも弁体
のリフト量を減少させる要因となる。そして、弁体のリ
フト量が減少すると調圧ばねのばね荷重が増大し、この
増加分だけダイヤフラムなどの受圧部材に対向作用する
荷重である二次圧が上昇することとなる。これが、図8
に示したような二次圧温度特性を呈する理由である。
【0006】このような温度変化による二次圧の変動を
抑制するために、受圧部材の有効面積を大きくする、調
圧ばねにばね定数の小さいものを用いる、弁座と弁体と
の当り部であるシート径を大径とする、などの対策が考
えられているが、構造、価格、製造、性能の面および流
体系部品としての搭載性などの制約により、充分な二次
圧変動抑制効果が得られる圧力調整器とすることが困難
であった。
【0007】従って、例えばLPG,CNGのような気
体燃料を使用する自動車エンジンの燃料供給系のよう
に、大気の温度域から運転中のエンジン熱による温度域
まで大幅に温度変化する流体系においては、前記の対策
を採り入れた圧力調整器では温度変化に対応することが
できず、二次圧変動を満足できる程度に抑制することが
できない。
【0008】本発明は温度変化、殊に流体の密度や粘度
に無視できない変化を与える温度変化を伴う流体系に使
用して二次圧変動を生じさせないか、または許容範囲内
に抑制することができる圧力調整器が得られなかった、
という前記の課題を解決するためになされたものであっ
て、大幅な温度変化に対しても所定の二次圧に安定よく
調整することができる圧力調整器を提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は一次室と二次室
とを弁座と協働して連通・遮断する弁体と、この弁体を
連結した受圧部材と、流体圧力に対向させて受圧部材に
作用させた調圧ばねとを有する圧力調整器において、そ
の構成部品の一部を線膨張係数の大きい材料からなる高
伸縮部材で形成し、この高伸縮部材が温度変化時に弁体
のリフト量変化分を打消す方向へ伸縮するようにしたこ
とをもって前記課題を解決させることとした。
【0010】高伸縮部材は調圧ばねの荷重変化を調整す
るように設けられ、温度が低下(または上昇)するに伴
って二次圧が上昇(または低下)する特性をもつ圧力調
整器、および温度が低下(または上昇)するに伴って二
次圧が低下(または上昇)する特性をもつ圧力調整器の
いずれについても、温度変化に伴う二次圧変動を抑制す
る、という目的を達成させることができる。
【0011】即ち、より具体的には調圧ばねの座面を受
けるためカバー体に設けたスペーサおよび受圧部材に設
けたリテーナのいずれか一方が高伸縮部材で形成され
る。或いは、弁体を受圧部材に連結した弁棒が高伸縮部
材で形成される。これらは、温度が低下(または上昇)
するに伴って二次圧が上昇(または低下)する特性をも
つ圧力調整器に好適な手段である。
【0012】また、調整器ハウジングを構成する調圧ば
ねを内装したカバー体および弁座が設けられた本体のい
ずれか一方が高伸縮部材で形成される。或いは、本体の
内で弁座が高伸縮部材で形成される。これらは、温度が
低下(または上昇)するに伴って二次圧が低下(または
上昇)する特性をもつ圧力調整器に好適な手段である。
【0013】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明すると、それぞれ異なる実施の形態を示す図1
乃至図6において、いずれもダイヤフラムを受圧部材4
としており、その外側周縁部を挟み押えつけた本体2と
カバー体3とは調整器ハウジング1を構成している。
【0014】本体2は流体の入口5,一次室6,弁通路
7,二次室8,出口9を有しており、弁通路7の一次室
6への端部に弁座10が配置されている。また、カバー
体3は調圧ばね11を内蔵している。
【0015】受圧部材4であるダイヤフラムの本体2側
の面とカバー体3側の面とにはプラグ12およびおよび
リテーナ13がそれぞれ配置され、プラグ12に突設し
たねじ杆14にねじ込んだナット15によってこれらが
互いに密着して重ねられている。プラグ12には弁棒1
6が固結されており、この弁棒16は二次室8,弁通路
7を通って一次室6に装入した弁体17を受圧部材4に
連結している。
【0016】弁体17は短円柱状であって弁座10に着
座する当り部が円錐状に形成されており、受圧部材4に
対向作用する二次圧即ち二次室8の流体圧力による荷
重、調圧ばね11による荷重、一次圧即ち一次室6の流
体圧力による荷重のバランスによって弁体17が動作し
弁座10との隙間の大きさを変えることにより、入口5
から一次室6に送入された流体を所定圧力に減圧して弁
通路7より二次室8に導入し出口9から送出するもので
ある。
【0017】図1に示した実施の形態は、調圧ばね11
の両端の座面の内でカバー体3に受けさせる座面を、カ
バー体3に直接ではなくカバー体3に固着したスペーサ
21に受けさせたものであって、このスペーサ21は線
膨張係数の大きい材質からなる高伸縮部材で形成されて
いる。
【0018】尚、高伸縮部材としては、金属に比べて線
膨張係数の大きい材料、例えばゴム、合成樹脂のような
高分子材料が用いられ、これは図2以下に示す実施の形
態においても同じである。
【0019】図1に示した実施の形態において、圧力調
整器の構成部品および通過する流体の温度が変化したと
き、スペーサ21は最初の厚さA,線膨張係数α,温度
変化ΔTとすると、ΔA=α・ΔT・Aで表わされる厚
さ変化を生じる。また、調圧ばね11の荷重Fはばね定
数kとすると、ΔF=k・ΔAで表わされる荷重変化を
生じる。一方、流体の二次圧P2は温度変化によってΔ
2の圧力変化を生じるが、この圧力変化ΔP2を調圧ば
ね11の荷重変化に置き換えてΔFPとしΔFP=ΔF=
k・α・ΔT・Aとなるようにスペーサ21の厚さA,
材質(線膨張係数α)および調圧ばね11のばね定数k
を設定することにより、温度変化に伴う二次圧の変動を
完全になくすことができる。
【0020】図2に示した実施の形態は、調圧ばね11
の両端の座面の内で受圧部材4側の座面を受けるリテー
ナ13を高伸縮部材で形成したものである。この実施の
形態のリテーナ13は、図1に示した実施の形態のスペ
ーサ21と同様、温度変化に伴って調圧ばね11のセッ
ト長を変化させることにより、間接的に弁体17のリフ
ト量変化を打消し、その結果二次圧の変動をなくすもの
である。
【0021】図3に示した実施の形態は、弁体17を受
圧部材4に連結する弁棒16を高伸縮部材で形成したも
のである。この実施の形態の弁棒16は温度変化に伴っ
て弁体17の位置を変えるものであり、弁棒16の長
さ、材質(線膨張係数α)および調圧ばね11のばね定
数κを適正な値に設定することにより、温度変化に伴う
二次圧の変動をなくすことができる。
【0022】尚、前記図1,図2の実施の形態のもの
は、温度が例えば低下したときスペーサ21,リテーナ
13の厚さが減少して調圧ばね11のばね荷重を減少さ
せ、即ち調圧ばね11のセット長を長くして二次圧を低
下させるように働く。また、図3の実施の形態のもの
は、温度が例えば低下したとき弁棒16の長さが減少す
ることにより、図1,図2のものと同様に二次圧を低下
させるように働くものであり、これらは温度が低下(ま
たは上昇)するに伴って二次圧が上昇(または低下)す
る特性をもった圧力調整器に好適な実施の形態である。
【0023】尚また、図1と図2のものを組み合わせ、
或いは図1または図2のものに図3のものを組み合わせ
て二つの構成部品を高伸縮部材とすること、およびこれ
らにおいて異なる線膨張係数の高伸縮部材を組み合わせ
ることにより、温度変化に伴う二次圧変動を更に的確に
抑制することが可能となる。
【0024】図4に示した実施の形態は、カバー体3に
調圧ばね11の一方の座面を直接受けさせるとともに、
このカバー体3を高伸縮部材で形成したものである。こ
の実施の形態のカバー体3は温度変化に伴って全高が変
化し、温度が例えば低下したときは高さが低くなって調
圧ばね11のセット長を短かくすることによりばね荷重
を増加し、二次圧を上昇させるように働く。
【0025】図5に示した実施の形態は、一次室6,弁
座10,弁通路7,二次室8が設けられている本体2を
高伸縮部材で形成したものである。この実施の形態の本
体2は温度変化に伴って全高が変化し、温度が例えば低
下したときは高さが低くなって弁座10がカバー体3に
近づく方向、即ち弁体17から離れる方向へ移動して調
圧ばね11のセット長を短かくすることによりばね荷重
を増加し、二次圧を上昇させるように働く。
【0026】図6に示した実施の形態は、本体2に設け
られている弁座10を本体2とは別体の高伸縮部材で形
成したものである。この実施の形態の弁座10は温度変
化に伴って厚さが変化し、温度が例えば低下したときは
厚さが減少し弁体17との当り部が弁体17から離れる
方向へ移動して調圧ばね11のセット長を短かくするこ
とにより、図5のものと同様に二次圧を上昇させるよう
に働く。
【0027】即ち、図4の実施の形態のものは、温度変
化に応じてカバー体の全高が変化することにより調圧ば
ね11のばね荷重を直接的に変化させることにより、ま
た図5および図6の実施の形態のものは温度変化に応じ
て弁座10の位置を変えて調圧ばね11のばね荷重を変
化させることにより、温度が例えば低下したとき二次圧
を上昇させるように働くものである。
【0028】従って、図4,図5,図6の実施の形態の
ものは、温度が低下(または上昇)するに伴って二次圧
が低下(または上昇)する特性をもつ圧力調整器に好適
な実施の形態であり、カバー体3および本体2の全高と
寸法、弁座10の厚さ、これらの材質(線膨張係数)お
よび調圧ばね11のばね定数を適正な値に設定すること
により、温度変化に伴う二次圧の変動をなくすことがで
きる。
【0029】尚、これらにおいても図4と図5のものを
組み合わせ、或いは図4と図6のものを組み合わせて二
つの構成部品を高伸縮部材とすること、およびこれらに
おいて異なる線膨張係数の高伸縮部材を組み合わせるこ
とにより、温度変化に伴う二次圧変動を更に的確に抑制
することができる。
【0030】
【発明の効果】以上のように、本発明によると構成部品
の一部を線膨張係数の大きい材料からなる高伸縮部材で
形成する、というきわめて簡単な手段で、構造を複雑化
したり全体を大形化することなく、温度変化に伴う二次
圧変動を抑制して安定した圧力調整を行なうことができ
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施の形態を示す縦断面図。
【図2】本発明の第二の実施の形態を示す縦断面図。
【図3】本発明の第三の実施の形態を示す縦断面図。
【図4】本発明の第四の実施の形態を示す縦断面図。
【図5】本発明の第五の実施の形態を示す縦断面図。
【図6】本発明の第六の実施の形態を示す縦断面図。
【図7】従来例を示す縦断面図。
【図8】図7に示した従来例の温度と二次圧の特性図。
【符号の説明】
1 調整器ハウジング,2本体,3 カバー体,4 受
圧部材,6 一次室,8 二次室,10 弁座,11
調圧ばね,13 リテーナ,16 弁棒,17弁体,2
1 スペーサ,
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津坂 智 神奈川県厚木市上依知3029番地 株式会社 日本気化器製作所内 (72)発明者 田沼 正義 神奈川県厚木市上依知3029番地 株式会社 日本気化器製作所内 Fターム(参考) 5H316 DD08 EE02 EE10 EE12 JJ01 KK02 KK08 KK10

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一次室と二次室とを弁座と協働して連通
    ・遮断する弁体と、前記弁体が連結された受圧部材と、
    流体圧力に対向させて前記受圧部材に作用させた調圧ば
    ねとを有する圧力調整器において、 構成部品の一部が線膨張係数の大きい材料からなる高伸
    縮部材で形成され、前記高伸縮部材は温度変化時に前記
    弁体のリフト量変化分を打消す方向へ伸縮するようにさ
    れていることを特徴とする圧力調整器。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載した圧力調整器におい
    て、 前記調圧ばねを内蔵して調整器ハウジングの一部を構成
    するカバー体と前記調圧ばねの座面との間にスペーサが
    設置されており、前記スペーサが高伸縮部材で形成され
    ていることを特徴とする圧力調整器。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載した圧力調整器におい
    て、 前記受圧部材に重ねられて前記調圧ばねの座面を受ける
    リテーナが高伸縮部材で形成されていることを特徴とす
    る圧力調整器。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載した圧力調整器におい
    て、 前記弁体を前記受圧部材に連結した弁棒が高伸縮部材で
    形成されていることを特徴とする圧力調整器。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載した圧力調整器におい
    て、 調整器ハウジングの一部を構成して前記調圧ばねの座面
    を受けるカバー体が高伸縮部材で形成されていることを
    特徴とする圧力調整器。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載した圧力調整器におい
    て、 調整器ハウジングの一部を構成して前記弁座が設けられ
    た本体が高伸縮部材で形成されていることを特徴とする
    圧力調整器。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載した圧力調整器におい
    て、 前記弁座が高伸縮部材で形成されていることを特徴とす
    る圧力調整器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007066562A1 (ja) 2005-12-05 2007-06-14 Time Engineering Co., Ltd. ガバナ装置

Cited By (3)

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WO2007066562A1 (ja) 2005-12-05 2007-06-14 Time Engineering Co., Ltd. ガバナ装置
EP1959326A1 (en) * 2005-12-05 2008-08-20 Time Engineering Co., Ltd. Governor device
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